= РЕГИОНАЛЬНЫЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
УДК 546.214(477.75)
ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ АТМОСФЕРЫ И КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ПРИЗЕМНОГО ОЗОНА НА ТЕРРИТОРИИ КАРАДАГСКОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА НАН УКРАИНЫ1
© 2014 г. Р.В. Горбунов*' **, Н.К. Кононова***, В.А. Лапченко*,
Т.Ю. Беседина**
'Карадагский природный заповедник НАН Украины "Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского '"Институт географии РАН
Поступила в редакцию 05.10.2011 г.
Изложены результаты исследования роли макроциркуляционных процессов Северного полушария в типизации Б.Л. Дзердзеевского в формировании концентраций приземного озона на территории Карадагского природного заповедника НАН Украины. Выявлены типы элементарных циркуляционных механизмов, при которых на рассматриваемой территории происходит увеличение концентрации приземного озона, а также причины такого увеличения.
Введение. По международной классификации приземный озон входит в первую шестерку веществ, подлежащих постоянному контролю (вместе с N0, N02, СО, SО2 и аэрозолем) [2]. Физические и химические процессы образования озона имеют сложную природу. Он образуется в результате фотохимических процессов в атмосфере в основном выше 25 км, а в более низкие слои поступает благодаря турбулентному перемешиванию. При поглощении квантов солнечной энергии в ультрафиолетовой области происходит как образование, так и разрушение озона. Он также синтезируется в приземном воздухе в результате фотохимических реакций из углеводородов и окислов азота естественного и антропогенного происхождения [8].
Материалы и методы. Исходя из того, что формирование концентраций приземного озона (КПО) находится в прямой зависимости от погодных условий, которые, в свою очередь, являются функцией синоптической ситуации, мы предприняли попытку выявить взаимосвязь между концентрациями приземного озона и господствующими типами элементарных циркуляционных механизмов. С этой целью был проанализирован ряд значений КПО с 2007 по 2010 г., которые измерялись на Станции фонового экологического мониторин-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке проекта
№ 11-05-00573
га Карадагского природного заповедника НАН Украины. К сожалению, за более ранние годы систематических данных измерений КПО нет.
Для описания синоптических условий в работе использована типизация циркуляции атмосферы Северного полушария, разработанная под руководством Б.Л. Дзердзеевского [3, 5]. В этой типизации выделены четыре группы циркуляции, 13 типов, 41 подтип элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) (табл. 1).
Календарь последовательной смены ЭЦМ за указанный период был взят с сайта www. atmospheric-circulation.ru [6]. Анализу подвергался период с апреля по август, для которого характерны наиболее сильные колебания КПО [7]. В ходе исследования нами были рассчитаны средние значения КПО по каждому из типов ЭЦМ для каждого месяца. Далее анализировались синоптические ситуаци при максимальных значениях КПО, которые превышали среднемесячные значения КПО. Отдельно рассматривались случаи с наличием жидких осадков.
Полученные результаты. Среднее значение КПО за рассматриваемый период составило 59.9 мкг/м3. Средние и максимальные значения КПО по месяцам при каждом типе ЭЦМ представлены в табл. 2-6.
Как видно из таблиц, максимальные среднемесячные значения КПО по отдельным типам за
Таблица 1. Характеристика групп циркуляции атмосферы Северного полушария в типизации Б.Л. Дзердзеев-
Группа циркуляции Типы ЭЦМ, входящие в группу Атмосферное давление в Арктике Количество блокирующих процессов Количество выходов южных циклонов
Зональная Нарушения зональности Меридиональная северная Меридиональная южная 1 и 2 3-7 8-12 Высокое » » 0 1 2-4 2-3 2-3 2-4
13 Низкое 0 3-4
Таблица 2. Среднее и максимальное значение КПО при различных ЭЦМ в апреле (мкг/м3)
Продолжительность ЭЦМ в апреле (дни) « е н д Среднее значение КПО Превышение средних значений КПО при ЭЦМ Экстремально высокие значения КПО
ЭЦМ 2007 2008 2009 2010 о л с и ч е е и д ЭЦМ ЭЦМ без ЭЦМ с осадка- над средне-месячным над средне-месячным в дни без осадков над средне-месячным в дата значение
е р С осадков ми дни с осадками
2а 0 1 0 1 0.5 36.8 36.8 _ _ _ _ _ _
2б 0 0 0 1 0.25 64.8 64.8 - 18.8 18.1 - - -
3 2 0 0 0 0.5 н/д н/д н/д н/д н/д н/д н/д н/д
4а 0 0 0 4 1 47.6 47.6 - 1.6 0.9 - - -
6 1 0 0 0 0.25 н/д н/д н/д н/д н/д н/д н/д н/д
8бз 0 0 0 2 0.5 40.6 40.6 - - - - - -
8бл 0 0 0 2 0.5 60.4 60.4 - 14.4 13.7 - - -
8гз 0 0 0 1 0.25 27.3 - 27.3 - - - - -
9а* 2 0 0 6 2 50.7 50.7 - 4.7 4.0 - - -
9б 0 3 0 0 0.75 64.4 52.9 70.2 18.4 6.2 29.3 01.04.2008 02.04.2008 71.0 69.5
10а 0 0 6 2 2 52.7 56.0 29.1 6.7 9.3 -
12а* 6 12 11 0 7.25 42.6 44.7 28.3 04.04.2009 06.04.2009 07.04.2009 10.04.2009 14.04.2009 65.7 69.5 62.3 67.9 64.4
12бл 3 5 0 2 2.5 37.4 37.2 39.5 - - - 05.04.2007 07.04.2007 52.8 50.8
12вз 0 3 0 0 0.75 35.4 36.7 32.7 - - - - -
12вл 2 0 0 0 0.5 49.0 48.0 50.0 3.0 1.3 9.1 - -
12г 0 2 0 0 0.5 16.6 16.6 - - - - - -
13з 0 0 6 4 2.5 46.6 49.4 21.9 0.6 2.7 11.04.2009 12.04.2009 13.04.2009 66.2 72.4 71.2
13л 14 4 7 5 7.5 49.4 49.4 49.2 3.4 2.7 8.3 19.04.2007 27.04.2009 28.04.2009 29.04.2009 60.5 67.8 74.5 66.7
Примечание:
* В дни с ЭЦМ 9а и 12а в 2007 г. нет данных по КПО. Среднемесячное значение КПО - 46.0 мкг/м3. Среднемесячное значение КПО в дни без осадков - 45.7 мкг/м3. Среднемесячное значение КПО в дни с осадками - 40.9 мкг/м3
Таблица 3. Среднее и максимальное значение КПО при различных ЭЦМ в мае (мкг/м3)
Продолжительно сть ЭЦМ в мае (дни) « е н д Среднее значение КПО Превышение средних значений КПО при ЭЦМ Экстремально высокие значения КПО
ЭЦМ 2007 2008 2009 2010 о л с и ч е е и д е р С при ЭЦМ при ЭЦМ без осадков при ЭЦМ с осадками над средне-месячным над средне-месячным в дни без осадков над средне-месячным в дни с осадками дата значение
2а 3 0 0 0 0.75 48.9 48.9 - 0.2 - - 17.05.2007 65.9
3 6 7 0 4 4.25 52.5 54.4 46.3 3.8 4.9 27.05.2007 28.05.2007 29.05.2007 30.05.2007 25.05.2010 65.5 65.1 66.8 68.0 68.8
4б 0 0 0 1 0.25 59.0 59.0 - 10.3 9.5 - 31.05.2010 59.0
4в 0 0 2 0 0.5 42.6 42.6 - - - - - -
6 2 0 0 0 0.5 35.1 35.1 - - - - - -
7ал 5 0 0 0 1.25 57.2 57.2 8.5 7.7 24.05.2007 25.05.2007 26.05.2007 64.1 64.2 70.9
8гл 0 0 2 0 0.5 38.9 38.9 - - - - - -
9а 4 3 3 7 4.25 49.9 49.9 1.2 0.4 26.05.2010 27.05.2010 28.05.2010 63.0 84.9 59.8
10б 0 0 2 0 0.5 52.0 59.0 45.0 3.3 9.5 1.9 01.05.2009 59.0
12а 4 10 1 15 7.5 45.3 46.5 35.3 - - - 23.05.2007 64.8
12бл 5 4 0 2 2.75 47.5 48.5 38.0 16.05.2007 14.05.2010 15.05.2010 65.4 70.7 59.0
12вл 0 3 14 2 4.75 48.2 50.6 39.1 - 1.1 - 30.05.2009 31.05.2009 69.3 70.6
13л 2 4 7 0 3.25 51.1 51.3 50.7 2.4 1.8 7.6 22.05.2008 27.05.2009 29.05.2009 31.7 59.2 64.7
Примечание:
Среднемесячное значение КПО - 48.7 мкг/м3. Среднемесячное значение КПО в дни без осадков - 49.5 мкг/м3. Среднемесячное значение КПО в дни с осадками - 43.1 мкг/м3.
рассматриваемый период характерны для августа (95.1 мкг/м3 - ЭЦМ 4а), хотя среднемесячные КПО за этот месяц не являются максимальными для данного периода. Максимальные среднемесячные значения КПО за весь период характерны для июля (72.7 мкг/м3).
При некоторых ЭЦМ максимальные суточные значения КПО неоднократно превышают их среднемесячные значения. В каждом месяце такое явление наблюдается при ЭЦМ 12а и 13л. За 4 года при ЭЦМ 12а в апреле отмечено пять случаев, в мае - один, в июне - два, в июле - три и в августе - четыре. При ЭЦМ 13л в апреле и
июле наблюдалось по четыре случая, в мае -три, в июне - один и августе - пять. С мая по август максимальные суточные значения отмечались при ЭЦМ 9а: три случая в мае, по четыре в июне и августе и семь в июле. Всего, как видно из приведенных таблиц, экстремально высокие значения КПО часто наблюдались при ЭЦМ 2а, 2б, 3, 4б, 7ал, 8бл, 9а, 9б, 10б, 12а, 12бл и 13л. Динамические схемы всех названных ЭЦМ представлены на рис. 1.
Рассмотрение динамических схем позволяет разделить данные типы ЭЦМ на две группы по различиям генезиса повышенных значений КПО.
Таблица 4. Среднее и максимальное значение КПО при различных ЭЦМ в июне (мкг/м3)
Продолжительность ЭЦМ в июне (дни) « е н д Среднее значение КПО Превышение средних значений КПО при ЭЦМ Экстремально высокие значения КПО
ЭЦМ 2007 2008 2009 2010 о л с и ч е е и д е р С ЭЦМ ЭЦМ без осадков ЭЦМ с осадками над средне-месячным над средне-месячным в дни без осадков над средне-месячным в дни с осадками дата значение
2а 0 1 0 0 0.25 83.8 83.8 _ 20.5 20.2 _ 26.06.2008 83.8
3 5 4 0 0 2.25 63.6 63.6 - 0.3 0.0 - 21.06.2008 87.3
4б 2 2 0 1 1.25 52.8 52.8 - - - - - -
6 0 0 0 2 0.5 54.0 50.5 57.5 - - - - -
7ал 8 0 0 2 2.5 64.2 64.2 - 0.9 0.6 - 26.06.2007 83.8
9а 13 5 2 5 6.25 66.3 65.0 73.4 3.0 1.4 12.2 18.06.2007 21.06.2007 16.06.2010 17.06.2010 94.2 87.3 119.1 98.9
10б 8 0 0 2 2.25 54.1 57.8 28.7 - - - - -
12а 0 0 15 12 6.75 64.8 65.0 61.9 1.5 1.4 0.7 15.06.2007 24.06.2009 91.3 85.4
12бл 0 0 6 0 1.5 60.8 62.8 50.5 - - - - -
12вл 0 0 5 0 1.25 62.0 62.0 - - - - - -
13л 0 13 0 8 5.25 64.2 65.3 60.5 0.9 1.7 - 18.06.2008 94.2
Примечание:
Среднемесячное значение КПО - 63.3 мкг/м3. Среднемесячное значение КПО в дни без осадков - 63.6 мкг/м3. Среднемесячное значение КПО в дни с осадками - 61.2 мкг/м3.
1. Типы ЭЦМ, характеризующиеся выходом южных циклонов на изучаемую территорию (2б, 8бл, 9б, 12а, 12бл, 13л);
2. Типы ЭЦМ, характеризующиеся наличием области повышенного давления над изучаемой территорией (2а, 3, 4б, 7ал, 9а, 10б).
При ЭЦМ первой группы изучаемая территория находится на периферии циклона. Как указывает Б.Д. Белан [2], повышение КПО в циклоническую погоду может быть обусловлено нахождением над рассматриваемой территорией передней части циклона, для которой характерны максимальные значения КПО. Это заключение он делает на основе анализа работы В.Г. Арши-новой с соавторами [1], в которой анализируется изменение содержания озона в зоне фронтов. Для подтверждения этого факта нами были рассмотрены карты погоды за 2010 г. за те дни, при которых наблюдались повышенн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.